铝合金硬质阳极氧化常见缺陷的原因分析及措施

铝合金阳极氧化的常见缺陷朱祖芳(北京有色金属研究总院北京市 100088)【摘要】本文简述铝合金阳极氧化常见缺陷特征，成因和对策。

缺陷类型包括点(斑)缺陷和大面积的不均匀外观。

未涉及条纹，模具痕或焊合线等条带型缺陷。

最后用表格说明这些缺陷的发生(起因)或发现(出现）的工序。

外观缺陷是造成型材返工从而大幅度提高成本的主要原因。

本文综述铝阳极氧化膜外观缺陷的主要特征，成因和对策。

按照外观形态，可将阳极氧化表面缺陷分为三大类：(1)条纹（带）状缺陷；(2)斑点状缺陷；(3)不均匀(不正常）表面。

由于条纹（带）状缺陷往往起因于熔铸和挤压，或其它机械损伤，本文只介绍后两类常见缺陷。

1 斑点状缺陷材料腐蚀、槽液污染、合金第二相析出或电偶作用等因素均可导致斑点状缺陷，分别介绍如下：酸或碱浸蚀在阳极氧化前，由于铝材溅上酸液或碱液或者受到酸雾或碱雾作用而腐蚀，使表面局部发生白点。

如果腐蚀比较严重，则点蚀较粗大，形成粗斑。

肉眼很难分辨起因于酸还是碱，但在显微镜下观察蚀点的横截面却容易分辨，如底部呈圆形又没有晶间腐蚀迹象，则起因于碱腐蚀；如底部不规则并且伴有晶间腐蚀，蚀点又较深者起因于酸腐蚀。

这类腐蚀也可能由于工厂贮运不当引起。

化学抛光剂烟雾或其它酸性烟雾，含氯有机脱脂剂等均为酸浸蚀的来源。

最常见碱浸蚀由砂浆或水泥灰，碱洗液等物质散落和飞溅引起。

原因确定之后，只要加强工厂各环节的管理，问题即可解决。

大气腐蚀铝型材暴露在潮湿空气中有时会发生白点，它们常常沿模具痕方向纵向排列。

大气腐蚀一般不像酸或碱浸蚀那么严重，可用机械方法或碱洗除去。

大气腐蚀大多是非局限性的，往往易出现在某些表面上，如水蒸汽易凝聚的温度较低区域或上表面。

大气腐蚀比较严重时，蚀点的横截面呈倒蘑菇状，此时碱洗不仅无法消除蚀点，反而会使之扩大。

如果确定腐蚀是大气腐蚀，则应检查工厂的存放条件。

铝材不应储存在温度最低的位置，以防水蒸汽冷凝。

存放处应干燥，温度尽量均匀。

6063铝型材阳极氧化表面斑点腐蚀缺陷的原因分析6063铝型材经阳极氧化后，具有具有良好的耐蚀性能和装饰性能,近年来,随着国民经济的发展及人们生活水平的提高,铝合金门窗、铝合金幕墙的使用越来越普及,然而不少的铝合金在使用一段时间以后,表面出现形态各异的腐蚀缺陷，其中斑点腐蚀较为常见,严重影响铝型材的使用性能及装饰效果。

为了合理改善铝型材的表面质量，达到控制表面斑点腐蚀的目的，很有必要对斑点缺陷做深入细致的分析。

下面就6063铝型材经阳极氧化后表面出现的斑点腐蚀的问题，分析斑点腐蚀的本质、成因及生成机理，探讨产生斑点腐蚀的关键因素。

1 斑点腐蚀的本质分析由所使用的6063铝型材成分可知，为了确保Mg元素充分形成强化相Mg2Si，一般在配制合金成分时人为的使Si元素适量过剩。

因为随着Si含量的增加，合金的晶粒变细，热处理效果较好。

但另一方面，Si的过剩也有负面作用，使合金的塑性降低，耐蚀性变坏。

研究表明：过剩Si不仅能形成游离态的Si相，还会与基体形成α相(Al12Fe2Si)和β相(Al9Fe3Si2)，这样在铝合金中存在游离态的Si相、α相(Al12Fe2Si)、β相(Al9Fe3Si2)等阴极相粒子和阳极相Mg2Si粒子。

α相和β相对合金的腐蚀性能影响很大，尤其是β相能显着降低合金的腐蚀性能。

斑点处残留物的成分主要是游离Si相和AlFeSi相，同时发现氯元素在残留物处也发生了吸附，这说明Cl-参与了腐蚀过程。

腐蚀区中锌元素含量较基体高得多，说明合金中的杂质元素锌也参与了腐蚀过程。

阳极氧化工序中，阳极相Mg2Si是合金的点蚀源。

在阳极氧化碱洗时，Mg2Si 粒子优先溶解而形成蚀坑，其中镁溶解在溶液中而硅在铝合金上残留下来，当蚀坑聚集在晶粒上就会使该晶粒颜色发暗。

在硫酸中和工序中硅不易除去，故斑点腐蚀蚀坑底部硅含量较其他区域高。

2 斑点腐蚀的成因分析影响斑点腐蚀的主要因素有预处理过程中的碱洗温度、碱洗时间以及合金成分中的Zn、Fe、Si元素含量与合金的挤压状态等。

定义：浸蚀后，残留在材料表面的浸蚀液的过度反应所引起的光泽不均。

现象：浸蚀后，转入水洗工序期间，材料表面部分变干，浸蚀面变为不均匀，变成光泽不均。

原因：（1）浸蚀液老化；（2）浸蚀液温度过高；（3）浸蚀后转入水洗的时间长；（4）气温高时易发生碱烧伤。

对策：（1）控制好浸蚀液（氢氧化钠、溶存铝量等）；定义：由材料中含有的杂质引起的水洗中产生的斑点状腐蚀。

定义：由于杂质混入阳极氧化膜中使氧化膜带黄色。

现象：硫酸阳极氧化膜带黄色，这种氧化膜经点解着色，色调就不一样。

原因：（1）因点解液中或材料合金中的铁、硅等掺入氧化膜中而产生；（2）由于不适应的阳极氧化条件，即低温点解、高电流密度点解，异常厚膜而产生。

对策：（1）降低合金、电解液中铁、硅的浓度；定义：点解中生成的气体或用于搅拌的空气积存在材料间隙、拐角等部位，致使定义：局部析出的ßMg2Si中间相，在阳极氧化后呈现黑斑或白斑。

现象：挤压方向上见到大致等间距的黑、白或灰色的斑点。

在这些斑点部位观察到许多镁-硅系的析出物，其硬度低。

原因：当挤压材与冷却板接触处（等间隔）受到急冷-换热的热过程中，析出ßMg2Si中间相。

析出中间相的铝表面在除污工序中粗糙化，并形成由阳极氧化处理导致的紊乱的氧化膜结构，也可以认为硅粒和未氧化的铝粒子发黑色。

对策：（1）利用冷却风扇控制换热；（2）减少与挤压接触的材料的热传导率。

分析：A6063S-T5 合金的维氏硬度（HV）试验载荷1.96N（200gf）定义：阳极氧化时，由于供电部分接触不好，设定电流值的错误等原因，未流过规定的电流，致使氧化膜几乎没有生成。

现象：氧化膜几乎没有生成，有时表面呈现彩虹色（干涉色），电解着色也不正常。

原因：（1）停电、电源故障等造成点解中断；（2）夹具恶化污浊、夹得不紧；（3）夹具的接触面积不够；定义：着色后部分色调差异，着色外观颜色不均。

定义：材料紧靠状态下进行点解着色时产生的着色不良。

硬质阳极处理铝合金通常出现之缺陷
-1/1- 硬质阳极处理铝合金通常出现之缺陷 缺 陷 原 因
改善对策 氧化膜的厚度不够 1.氧化的时间太短。

1.增加氧化时间。

2.电流密度太低。

2.加大电流密度。

3.氧化的面积计算不正确
3.正确计算零件面积。

氧化膜层硬度不够高 1.溶液温度高。

1.降低电解液温度。

2.电流密度太大。

2.降低电流密度。

3.膜层厚度太厚。

3.缩小氧化时间。

氧化膜被击穿并烧坏
工作对象 1.铝合金中含铜量高。

1.更换原材料。

2.工作对象散热不好。

2.加强电解液搅动和冷却
3.工作对象和挂具接触不良。

3.设法使接触良好。

4.氧化时给电太急。

4.注意改善作业过程。

目录1.铝及铝合金氧化表面处理制品的表面缺陷 (4)Q001手印腐蚀 (4)Q002擦划伤 (5)Q003 粘连 (6)Q004砂粗 (7)Q005砂轻 (8)Q006脱脂不良 (9)Q007氧化气泡 (10)Q008脱膜不净 (11)Q009雪花状腐蚀 (12)Q010氧化白点 (13)Q011电伤 (14)Q012夹渣 (15)Q013氧化膜剥落 (16)Q014黑点 (17)Q015爆膜 (18)Q016封孔起彩 (19)Q017针孔腐蚀 (20)Q018色差 (21)Q019酸碱水腐蚀 (22)Q020封孔起灰 (23)Q021无漆膜 (24)Q022麻点 (25)Q023电泳气泡 (26)Q024氧化膜粉化 (27)Q025 复合膜发黄 (28)Q026凝胶粘附 (29)Q027漆留痕 (30)Q028水斑 (31)2.氧化表面处理制品的外观性能缺陷 (34)Q029封孔不合格 (35)Q030氧化膜厚度不达标 (36)Q031漆膜铅笔硬度不达标 (37)Q032漆膜耐腐蚀性不合格 (38)3.氧化表面处理制品的尺寸精度 (39)Q033扎线痕超标 (40)Q034返工壁厚薄 (41)前言1.在铝及铝合金的氧化生产过程中，产生的各种缺陷，主要可分为三类，即氧化表面处理制品的表面缺陷、氧化表面处理制品的形位尺寸缺陷、氧化表面处理制品的外观性能缺陷。

2.氧化表面处理制品的表面缺陷，在生产现场产生最多，废品率也最高。

最主要的有手印腐蚀、擦划伤、粘连、砂粗、砂轻、脱脂不良、氧化气泡、脱膜不净、雪花状腐蚀、氧化白点、电伤、夹渣、氧化膜剥落、麻点、爆膜、封孔起彩、针孔腐蚀、色差、酸碱水腐蚀、封孔起灰、无漆膜、麻点、电泳气泡、氧化膜粉化等。

3.氧化表面处理制品的尺寸缺陷，在生产中所占废品率不多，主要有返工壁厚薄、扎线痕超标等。

4.氧化表面处理制品的外观性能缺陷主要有封孔不合格、氧化膜厚度不达标、漆膜铅笔硬度不达标、漆膜耐腐蚀性不达标等5.下面以列表的方式对各种缺陷的名称（英文对照按美国AA标准和数据技术语篇）、起因、定义、特征及对策进行较为全面的说明，供广大技术人员、生产人员、质检人员作为工作和学习参考。

铝表面阳极氧化处理方法及缺陷分析铝表面阳极氧化处理方法一、表面预处理无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜）、残留油污、沥青标志、人工搬手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。

因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。

（一）脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。

几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。

在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。

二）碱蚀剂碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗的过程，通常也称为碱腐蚀或碱洗。

其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污赃物；清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。

从而使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得较高质量的膜层。

此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。

蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠，另外还添加调节剂（NaF、硝酸钠），结垢抑制剂、（萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等）、多价螯合剂（多磷酸盐）、去污剂。

（三）中和和水清洗铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解，但却能溶于酸性溶液中，所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液，以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗，这种过程称为中和、光泽或出光处理。

其工艺过程是制品在300-400g/L 硝酸（1420kg/立方米）溶液中，室温下浸洗，浸洗时间随金属组成的不同而有差异，一般浸洗时间3-5 分钟。

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阳极氧化和封孔发现的缺陷及其特征、成因及对策本表示出了在阳极氧化和封孔中容易出现的缺陷的特征、成因和防治措施缺陷特征产生原因对策白斑（白点）表面有点状或水星状的白色花样，而氧化膜并未剥落合金中夹杂金属间化合物或其他异物，使氧化膜产生不连续处改善铸造和挤压，防止卷入异物；铝棒进行均匀化处理等表面有点状未着色部分，而氧化膜未剥落阳极氧化膜上附着碱雾末加大碱洗槽的排气能力，改变车间的气流方向等白灰阳极氧化发生的白灰见粉化（氧化灰）见粉化（氧化灰）封孔发生的白灰见粉化（封孔灰）见粉化（封孔灰）彩虹色（干涉色）阳极氧化膜出现彩虹色阳极氧化失败；如大气曝露后出现则表面有封孔灰全面检查工艺和设备粗晶表面（粗晶带）在挤压方向上呈粗晶条带或条纹，碱洗和阳极氧化使该缺陷显露挤压时，铝不能以均匀的速度流经模具；挤压比不够改进模具设计；加大挤压比点腐蚀阳极氧化膜上细微麻点，边缘处更为明显阳极氧化槽液氯化物含量高检查水质（槽液中去除氯离子非常困难）粉化（封孔灰）沸水封孔后发生的白灰，用湿布可以抹去；封孔灰不与染料作用，可与氧化灰相鉴别沸水封孔所用水的硬度高，如溶解了较多盐类的自来水更换封孔水；添加除灰剂；用20%（体积分数）的硝酸溶液洗灰，再用水清洗粉化（氧化灰）阳极氧化膜局部发生的白灰；湿布可以擦去，干燥后又再次出现阳极氧化局部过热槽液温度高；空气搅拌不充分；局部挂料太密黑斑阳极氧化后在挤压方向上大致等距离出现的黑、白或灰色斑挤压冷却时析出的Mg2Si中间相，使阳极氧化膜的结构紊乱加大加压的冷却风量；减小挤压件接触物的热导率焊合线明显中空型材在碱洗和氧化后出现发暗的线或带，偶尔在半中空挤压型材上发生挤压时，模具进口处金属的压力不够改进模具设计；加大挤压比碱洗流痕碱液在铝表面流动发生的碱蚀痕迹碱液局部腐蚀铝工件缩短碱洗槽转移到水洗的时间；降低碱洗液的温度；降低碱洗槽液的腐蚀性亮度下降阳极氧化膜的亮度明显下降并且感觉失光发暗挤压出口温度过高或冷却太慢；氧化温度低或电流密度大；碱洗不良或除灰不够；氧化槽液重金属离子高；封孔工艺不当；厚氧化膜引起发光针对各种可能的原因，对症采取措施；硫酸质量须严格把关，如铁含量不宜过高；核对氧化膜的厚度铝盐沉淀阳极氧化膜上有白色沉淀物硫酸氧化槽液中氯离子高或铝盐饱和而沉淀析出控制铝离子含量最好低于20g/L膜剥离阳极氧化膜发生脱膜阳极氧化过程曾发生突然中止检查氧化程序，排除故障膜发绿镍盐封孔（含冷封孔）后阳极氧化膜呈浅绿色，有时候经过大气曝露才显露微孔中吸收镍太多；封孔槽液镍离子过高或pH值过高调整封孔槽液的镍离子和pH值膜泛黄阳极氧化膜带黄色，致使着色的色调变化电解液或合金中铁硅等杂质掺入氧化膜中；阳极氧化温度低或电流密度高降低槽液和合金的铁硅含量；核对阳极氧化工艺条件膜厚不足未得到预计的膜厚挂料面积计算有误；电接触不良；恒电压阳极氧化改为恒电流阳极氧化；核对挂料面积；检查电接触膜厚不均用一根料的膜厚或同一挂料上下的膜厚不同挂料工件过于密集；阴阳极的面积比不当；槽液上下温差太大调整挂料之间、阴阳极之间的距离；合理布置阴极；加大槽液的循环量膜硬度下降（软膜）阳极氧化膜的硬度或耐磨性下降，硬质阳极氧化更为多见槽液温度或硫酸浓度高；槽液的循环或搅拌不够降低槽温和加强搅拌膜烧损阳极氧化膜局部灾难性的程度不同的浸蚀，或伴有金属溶解阳极氧化时局部过热，尤其多见于高铜铝合金的金属间化合物大块析出位置维持良好搅拌；保持槽液温度；控制电流上升速度，最好采用脉冲电源阳极氧化氧化膜发暗参见亮度下降氧化温度低或电流密度大，使膜厚高于正常值核对温度和电流密度氧化膜龟裂氧化膜发现裂纹（氧化，封孔、大气曝露或弯曲加工以后）沸水封孔发生由于膨胀产生的应力；由于电流密度太大发生硬质氧化；阳极氧化膜的塑性不够对症采取措施；冷封孔之后热水浸泡提高氧化膜的塑性氧化膜疏松膜的致密性差，疏松容易擦坏阳极氧化温度高；电流密度大；氧化时间长检查工艺参数并照章改正污灰封孔后发现的灰色或褐色的污灰阳极氧化前的除灰不干净检查硫酸除灰质量或改用硝酸除灰指纹腐蚀痕（指痕）手指接触后留下的指纹腐蚀痕迹手指上汗迹中的氯化物引起操作人员不能赤手接触工件。

铝合金板材阳极氧化材料线缺陷的形成原因及改进措施研究刘旺1，2，陈婷1，付海朋1，2（1.重庆国创轻合金研究院有限公司，重庆404100；2.东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室，沈阳110004）摘要：通过对铝合金板材典型的材料线缺陷进行分析，明确了材料线主要是由含Mg、Ti或Si的夹渣物造成的。

材料线缺陷会严重影响最终产品的外观质量。

通过分析含Mg、Ti或Si的夹渣物来源，明确了抑制措施。

结果发现，通过采用合适的熔铸工艺、把控熔体清洁度、及时清理维护设备、选用合适的耐火材料，以及严格控制热轧、冷轧机列及乳化液、油品清洁度等措施可有效减少材料线缺陷。

关键词：铝合金板材；材料线；夹渣物中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2023）06-0057-04 doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.06.130前言铝的化学性质较为活泼，在空气中会形成一层致密的氧化膜，可起到隔绝空气的保护作用[1]。

但此薄膜耐蚀性较差，因此需要进行人工阳极氧化处理，促使铝制品表面形成一层致密、高强、耐磨的阳极氧化膜[2-3]。

阳极氧化后的铝制品美观耐用，已经广泛用于手机、笔记本电脑等电子产品外壳。

但正因为其用于电子产品的外观件，阳极氧化后产生的一种线状缺陷会影响产品质量。

这种线状缺陷称为材料线，是众多企业希望攻关解决的重要质量问题[4-5]。

1阳极氧化材料线形貌及成分分析采用配有能谱分析仪的Zeiss EVO MA10/LS10型号钨灯丝扫描电子显微镜，对0.6mm厚的5052-H32状态铝合金板材阳极氧化后出现的材料线进行分析，找到原因所在。

光铝上未见明显异常的板面，经阳极氧化后可能出现短道的线条，其形貌如图1所示。

将从不同板材上取得的阳极氧化材料进行线上扫描电镜分析，其成分有所区别，部分含有Al、Mg、O元素，其扫描电镜形貌如图2所示，其元素组成如表1所示。

阳极氧化缺陷及应对方法铝合金的阳极氧化处理和表面涂覆技术是铝合金扩大应用范围、延长使用期限的关键，表面技术一直受到我国铝合金材料工业的特别关注。

而铝表面阳极氧化膜的封孔也是铝表面处理的重要一步，其能提高膜层的耐腐蚀性、耐磨性以及绝缘性，对工件起到良好的保护作用。

那么阳极氧化封孔又有那些缺陷，我们又应该怎么应对呢？封孔处理后常见的一些缺陷有一下几点：1、封孔白灰。

这是热封孔常见的缺陷。

起源于水中钙离子或镁离子过高，但是一般可以用湿布擦掉。

封孔灰应该与粉化膜区分，封孔灰不会与染料作用，而粉化的阳极氧化膜与染料能发生作用。

解决方法常在热封孔的纯水中加入ht410封孔抑灰剂，效果较好。

2、热封孔膜龟裂。

这种缺陷多见于硬质阳极氧化膜，尤其发生在抛光铝表面的热封孔膜上。

主要原因是由于热封孔时阳极氧化膜的热膨胀系数低，而金属铝的热膨胀系数高，使得氧化膜中产生大的拉应力所致。

此时一般应考虑降低阳极氧化的电流密度，或适当升高槽液温度来解决。

3、热封孔膜发黄。

这在热封孔中偶尔发生，主要由于水中铁或铜的污染，很可能是金属在热水中腐蚀引起的，一般铁或铜超过50μg/g就存在发黄的危险。

解决办法是一旦发现就立即更换溶液。

4、封孔不合格。

热封孔不合格的原因很多，主要有封孔温度低、pH值偏低、封孔时间短以及溶液中的杂质超标等。

在杂质控制中尤其要控制二氧化硅和磷酸根的含量。

针对封孔不合格的原因，采取相应措施。

一般槽液温度应该高于95摄氏度，pH 值保持在6.0左右，封孔时间应该维持在阳极氧化时间的一倍以上。

以上都是我总结的一些热封孔工艺中常见的问题，以及解决方案。

其实这些问题也可以尽量去避免，在封孔处理的时候注意操作规范，减少槽液的污染和杂质含量。

最好的话，可以使用槽液耐杂质离子和耐干扰性比较好的高温封孔剂。

铝合金硬质阳极氧化烧蚀原因及应对策略摘要：针对硬铝合金零件在硬质阳极氧化过程中，容易发生烧蚀故障，导致零件报废率高的问题，通过分析烧蚀原因，研究硬质阳极氧化过程中槽液温度、浓度、电流密度及合金成分的影响，明确改进方向。

采用脉冲电镀电源，在硬质阳极氧化过程中，采用适宜的温度范围、合理的槽液浓度以及适当提高电流密度，通过调整频率、占空比，采用“间歇”式供电模式等具体参数指标，促使硬质阳极氧化过程中产生的焦耳热和反应热能够及时被槽液转移，从根本上解决零件容易烧蚀的问题。

关键词：硬质阳极氧化、烧蚀、脉冲电源0 引言铝及铝合金零件经过硬质阳极氧化处理后，在零件表面可以形成致密的Al2O3氧化物膜层，提高零件的防护性能、装饰效果和耐磨性能。

一般来说，硬质阳极氧化在较低温度溶液和较大的电流密度下生成的氧化膜致密而且硬度高。

但是，由于零件材料成分、槽液温度、电压、膜层厚度等因素的影响，特别容易导致零件需要氧化的表面因局部电流过大，产生的热量较多，反应热和焦耳热散失不良时，诱发零件氧化膜被电击穿，零件局部破坏形成“烧蚀”故障。

尤其是随着铝合金中合金元素（特别是铜元素）含量的增加，更容易发生“烧蚀”故障，传统的直流硬质阳极氧化技术在工程应用中存在工艺条件苛刻、成膜速度慢、烧蚀率高、生产成本高等一系列问题。

这就需要探讨一种新的阳极氧化模式，从根本上解决“烧蚀”故障，并提高零件表面氧化物膜层的致密性。

1 烧蚀原因分析1.1硬质阳极氧化原理铝及铝合金硬质阳极氧化的原理：阴极反应：4H++4e=2H2↑阳极反应：4OH--4e=2H2O+O2↑，2Al+3O2=2Al2O3另外，阳极反应过程中，在形成氧气前，可以出现氧原子状态，原子状态的氧比分子状态的氧更活泼，也更容易与铝合金发生反应：2Al+3O→Al2O3另外，形成的Al2O3处于硫酸水溶液中，也会发生化学反应，形成相应的溶解过程：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O从原理上看，随着阳极氧化时间的延长，氧化膜的厚度增加，导电性能下降，这就需要提高氧化的电流，随着电流增大产生的热量也将进一步加大。

铝合金硬质阳极氧化色差
铝合金硬质阳极氧化色差可能由多种因素引起，以下是一些可能的原因：
1.铝合金的成分：不同成分的铝合金在阳极氧化过程中的反应不同，可能导致
不同的颜色。

例如，含有铜和硅的铝合金可能在阳极氧化后呈现特有的颜色。

2.氧化处理过程中的温度和时间：阳极氧化需要在一定的温度和时间内进行，
如果温度和时间控制不当，可能会导致颜色不均匀或颜色变化。

3.电解液的成分和浓度：电解液的成分和浓度也会影响阳极氧化的颜色。

例如，
硫酸浓度过高可能导致颜色偏暗，而铝离子浓度过高则可能导致颜色偏浅。

4.阳极氧化的电流密度：电流密度是阳极氧化过程中的一个重要参数，如果电
流密度过大或过小，都可能导致颜色不均匀或颜色变化。

5.环境因素：环境中的温度、湿度和光照等因素也可能对阳极氧化的颜色产生
影响。

例如，高温和高湿可能导致颜色变化，而光照则可能导致颜色变淡。

为了控制铝合金硬质阳极氧化的色差，需要严格控制阳极氧化过程中的各种参数，并在生产过程中进行质量检测，以确保每个批次的产品颜色的一致性。

同时，对于特定的铝合金硬质阳极氧化颜色，也可以通过调整氧化处理过程中的工艺参数来实现。

- 55 -工 业 技 术铝合金作为常用的金属材料，体现出比强度、比刚度高，耐蚀性好等优势，还由于密度小可以广泛应用于不同的领域。

随着技术的发展与进步，铝合金加工技术实现了多方面的突破，特别是由于技术的发展，当前表面阳极氧化处理技术实现了很大的进步。

铝合金阳极存在氧化作用的影响，表面会发生变化，形成一层氧化保护膜，保护膜可以起到着色装饰作用，因此于氧化膜的保护具有耐蚀、耐磨、绝缘等多种优势。

但是，氧化膜的形成过程也会导致出现质量缺陷问题，表面处理难以达到技术要求。

常用的缺陷包括存在不光滑纹路、表面覆盖有麻点、着色失调不均匀、存在阴影线，不同批次产品的表面有色差。

此外，由于铝合金阳极氧化工艺上缺陷也会引发质量问题。

铝合金表面也会受到加工工艺的影响，加工会导致组织结构不均匀性。

分析氧化膜缺陷的形成机理并采取防范措施，可以消除铝合金表面阳极氧化膜缺陷。

１　铝合金阳极氧化膜缺陷原因分析１．１　表面加工引发的１．１．１　表面有不光滑纹路铝合金工件常见的工序为：先对表面实施除油处理，采用酸洗液地表面加以化学抛光，酸性溶液可以实施除膜处理。

水洗后进行阳极化处理。

检验表面可以发现存在缺陷，顺长度方向存在不光滑纹路。

顺工件横截面方向，针对垂直纹路取样后金相检验，有纹路存在的部位氧化膜变薄，发生了不同的程度的下陷。

铝合金基体存在少许凸起。

凸起部位具有腐蚀特征。

试样浸蚀处理后，表面腐蚀性特征更加突出。

铝合金工件在实施化学抛光和除膜处理后，表面的钝化膜会形成，但会发生腐蚀作用。

在处理中如果钝化膜的形成速度快于腐蚀速度，表面会生成钝化膜，有利于实现保护作用。

合金表面如果不能形成保护膜，腐蚀作用会明显。

由于加工工艺的缺陷，零件表面沿着径向存在凸起线。

有凸起线的部位，表明酸洗腐蚀强度过大，不利于钝化膜的形成，局部位置存在腐蚀，表面缺陷发生。

阳极氧化处理中，缺陷部位氧化膜如果完整难以保证，有不光滑纹路存在。

１．１．２　表面有麻点检验铝合金工件表面时，还可以在部分工件的氧化膜表面发现存在小的麻点，直径约1 mm。

6063铝合金型材氧化缺陷原因分析及解决1问题的提出在实际生产中,加工率大(ε>95%),壁厚较薄(δ≤1.5mm)的T5状态的6063铝合金挤压型材在经硫酸阳极氧化处理后,其表面会呈现有规律(而有时无规律)分布的白色斑点(或无光斑痕)；严重时呈现深色斑痕——“白斑”。

“白斑”的分布规律及特征是：它是在平行于挤压方向的平面上大致等间距的、呈线状或扁四边形状或不规则星点(片)状的、相对于基体表面有微小深度而呈凹槽形的一种表面缺陷。

白斑通常分布于型材的一个或几个表面,有时会分布在型材的所有表面(对薄壁空心型材,则是分布于某一平面或曲面的内外两侧)。

2原因分析在现场见到,“白斑”形成于“碱蚀”工序,在经随后的稀硝酸(或硫酸)“中和”之后,并未消失；经硫酸阳极氧化处理后,又更加清晰地呈现出来。

笔者专门截取了两段“白斑”点面积较大(F=30～40mm2)的碱蚀洗(槽液中,ω(Zn2＋)≥5×106)型材试样。

然后,采用DV－5型原子发射火花直读光谱仪分别对上述两段试样的“白斑”区的成分做了定量分析,其结果如下(表中数据均为质量分数)：由表1的分析结果可见：“白斑”处Si、Mg、Zn元素的含量明显增加：而表2的结果表明：“白斑”处Si、Zn元素的含量明显增加,而Mg元素的含量却有所下降。

从金属材料腐蚀的观点看来,Mg2Si这种表面缺陷实质上是6063铝合金材料发生“剥落腐蚀”的结果。

剥落腐蚀是一种浅表面的选择腐蚀,腐蚀是沿着金属表面发展的,其产物的体积往往比发生腐蚀的金属大得多,因而膨胀。

一般而言,当铝与呈阴极性的异种金属相邻接时,“剥落腐蚀”程度上升。

在电子显微镜下观察发现：“剥落腐蚀”通常沿不溶组成物(如Si,Mg2Si等),或沿晶界进行。

2.1铸锭质量的影响6063铝合金的主要相组成是：α(Al)固溶体、游离Si(阳极相)和F eAl3(阳极相)；当铁含量大于时,有β(F e Si Al)(阳极相)；而当铁含量小于时,有α(F e Si Al)(阴极相)；其他可能的杂质相是：MgZn2、CuAl2等。

铝型材氧化缺陷成因和对策文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]定义：由于过度浸蚀变成粗糙表面。

现象：由于浸蚀表面粗糙，变成梨皮状态。

不仅降低光泽而且过度溶解甚至影响尺寸精度。

定义：浸蚀后，残留在材料表面的浸蚀液的过度反应所引起的光泽不定义：由材料中含有的杂质引起的水洗中产生的斑点状腐蚀。

现象：阳极氧化前的含硫酸水洗水中（硫酸脱脂或中和后）发生的斑点腐蚀，因其形状类似雪花结晶而得名。

而且正常部分的表面有时也变为闪闪发光的梨皮状花样。

原因：含在材料中的微量锌和镓与溶存在阳极氧化前的水洗中的硫酸根和氯离子发生反应而产生的。

表明面之所以成梨皮状，是因为不同晶界与晶粒取向引起溶解量的不同，也有材料中锌的影响。

水洗和浸蚀中发生，与光亮花样相类似的现象。

但在硝酸去污后的水洗中不发生。

定义：点解时材料的重置，异常接近等原因，氧化膜不能正常生成。

现象：未生产氧化膜的部分及氧化膜非常薄的部分中可以看到紧邻型材的痕迹，有时部分地呈现彩虹色（干涉色）定义：点解中生成的气体或用于搅拌的空气积存在材料间隙、拐角等部定义：局部析出的?Mg2Si中间相，在阳极氧化后呈现黑斑或白斑。

定义：阳极氧化后氧化膜表面生成白粉。

现象：阳极氧化后氧化膜变为白色粉末，不透明，容易用手擦除去。

原因：在高温、高浓度的点解液中长时间点解时，或点解后的浸渍时间过长时，氧化膜因化学溶解而粉化。

对策：（1）降低电解液的温度、浓度；定义：阳极氧化时，由于供电部分接触不好，设定电流值的错误等原因，未流过规定的电流，致使氧化膜几乎没有生成。

现象：氧化膜几乎没有生成，有时表面呈现彩虹色（干涉色），电解着色也不正常。

原因：（1）停电、电源故障等造成点解中断；定义：阳极氧化膜混入杂质，氧化膜结构不同等原因，造成氧化膜为乳定义：着色后部分色调差异，着色外观颜色不均。

现象：点解着色的色调模糊深浅不均匀。

原因：（1）阳极氧化后水洗不充分或者长时间的水洗；（2）用异常的水质进行水洗；定义：碱溶液附着在待点解着色材料上产生的液流痕状颜色不均。